स्टीरियोटैक्सिक सर्जिकल दृष्टिकोण माइक्रोइंजेक्ट करने के लिए पुच्छल ब्रेनस्टेम और ऊपरी ग्रीवा रीढ़ की हड्डी चूहों में टंकी मैग्ना के माध्यम से
Summary
चूहों में मस्तिष्क साइटों को लक्षित करने के लिए स्टीरियोटैक्सिक सर्जरी में आमतौर पर खोपड़ी की हड्डियों के माध्यम से पहुंच शामिल होती है और खोपड़ी के स्थलों द्वारा निर्देशित होती है। यहां हम एक वैकल्पिक स्टीरियोटैक्सिक दृष्टिकोण की रूपरेखा तैयार करते हैं ताकि कुडल ब्रेनस्टेम और ऊपरी ग्रीवा रीढ़ की हड्डी को टंकी मैग्ना के माध्यम से लक्षित किया जा सके जो ब्रेनस्टेम स्थलों के प्रत्यक्ष दृश्य पर निर्भर करता है।
Abstract
चूहों में मस्तिष्क साइटों को लक्षित करने के लिए स्टीरियोटैक्सिक सर्जरी आमतौर पर खोपड़ी स्थलों द्वारा निर्देशित होती है। पहुँच तो खोपड़ी के माध्यम से ड्रिल burr छेद के माध्यम से प्राप्त किया जाता है. यह मानक दृष्टिकोण विशिष्ट शारीरिक चुनौतियों के कारण पुच्छल ब्रेनस्टेम और ऊपरी ग्रीवा कॉर्ड में लक्ष्यों के लिए चुनौतीपूर्ण हो सकता है क्योंकि ये साइटें खोपड़ी के स्थलों से दूरस्थ हैं, जिससे अशुद्धता होती है। यहां हम सिस्टेरा मैग्ना के माध्यम से एक वैकल्पिक स्टीरियोटैक्सिक दृष्टिकोण की रूपरेखा तैयार करते हैं जिसका उपयोग पुच्छल ब्रेनस्टेम और ऊपरी ग्रीवा कॉर्ड में रुचि के असतत क्षेत्रों को लक्षित करने के लिए किया गया है। टंकी मैग्ना ओसीसीपटल हड्डी से एटलस (यानी, दूसरी कशेरुक हड्डी) तक फैली हुई है, मस्तिष्कमेरु द्रव से भरी होती है, और ड्यूरा मेटर द्वारा कवर की जाती है। यह दृष्टिकोण केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) संरचनाओं का चयन करने के लिए उपयोग का एक पुनरुत्पादक मार्ग प्रदान करता है जो अन्यथा शारीरिक बाधाओं के कारण पहुंचने के लिए कठिन हैं। इसके अलावा, यह लक्ष्य साइटों के करीब निकटता में ब्रेनस्टेम लैंडमार्क के प्रत्यक्ष विज़ुअलाइज़ेशन के लिए अनुमति देता है, पुच्छल ब्रेनस्टेम और ऊपरी ग्रीवा कॉर्ड में रुचि के प्रतिबंधित क्षेत्रों में छोटे इंजेक्शन वॉल्यूम प्रदान करते समय सटीकता में वृद्धि करता है। अंत में, यह दृष्टिकोण सेरिबैलम से बचने का अवसर प्रदान करता है, जो मोटर और सेंसरीमोटर अध्ययन के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।
Introduction
चूहों में मस्तिष्क साइटों को लक्षित करने के लिए मानक स्टीरियोटैक्सिक सर्जरी1 में आमतौर पर कान की सलाखों और मुंह बार के एक सेट का उपयोग करके खोपड़ी का निर्धारण शामिल होता है। निर्देशांक तब संदर्भ एटलस 2,3, और खोपड़ी के स्थलों के आधार पर अनुमानित किए जाते हैं, अर्थात्, ब्रेग्मा (वह बिंदु जहां ललाट और पार्श्विका हड्डियों के टांके एक साथ आते हैं) या लैम्ब्डा (वह बिंदु जहां पार्श्विका और पश्चकपाल हड्डियों के टांके एक साथ आते हैं; चित्रा 1A, B)। अनुमानित लक्ष्य के ऊपर खोपड़ी में एक छेद के माध्यम से, लक्ष्य क्षेत्र तक पहुंचा जा सकता है, या तो माइक्रोइंजेक्शन के वितरण के लिए या कैनुला या ऑप्टिक फाइबर के साथ इंस्ट्रूमेंटेशन के लिए। इन टांके की शारीरिक रचना में भिन्नता और ब्रेग्मा या लैम्ब्डा 4,5 के स्थानीयकरण में त्रुटियों के कारण, मस्तिष्क के संबंध में शून्य बिंदुओं की स्थिति जानवर से जानवरों में भिन्न होती है। जबकि लक्ष्यीकरण में छोटी त्रुटियां, जो इस परिवर्तनशीलता के परिणामस्वरूप होती हैं, बड़े या आस-पास के लक्ष्यों के लिए कोई समस्या नहीं हैं, उनका प्रभाव ब्याज के छोटे क्षेत्रों के लिए अधिक होता है जो एंटेरोपोस्टीरियर या डोर्सोवेंट्रल विमानों में शून्य बिंदुओं से दूरस्थ होते हैं और / या उम्र, तनाव और / या लिंग के कारण अलग-अलग आकार के जानवरों का अध्ययन करते समय। कई अतिरिक्त चुनौतियां हैं जो मज्जा oblongata और ऊपरी ग्रीवा कॉर्ड के लिए अद्वितीय हैं। सबसे पहले, एंटेरोपोस्टीरियर निर्देशांक में छोटे परिवर्तन सेरिबैलम (चित्रा 1Bi) 2,6,7 की स्थिति और आकार के कारण, ड्यूरा के सापेक्ष डोर्सोवेंट्रल निर्देशांक में महत्वपूर्ण परिवर्तनों से जुड़े होते हैं। दूसरा, ऊपरी ग्रीवा कॉर्ड खोपड़ी2 के भीतर निहित नहीं है। तीसरा, पश्चकपाल की हड्डी की तिरछी स्थिति और गर्दन की मांसपेशियों की अतिरंजित परत2 मानक स्टीरियोटैक्सिक दृष्टिकोण को ब्रेनस्टेम और रीढ़ की हड्डी के बीच संक्रमण के पास स्थित संरचनाओं के लिए और भी अधिक चुनौतीपूर्ण बनाती है (चित्रा 1बीआई)। अंत में, पुच्छल ब्रेनस्टेम और सर्वाइकल कॉर्ड में रुचि के कई लक्ष्य छोटे2 हैं, जिनके लिए सटीक और पुन: प्रस्तुत करने योग्य इंजेक्शन 8,9 की आवश्यकता होती है।
टंकी मैग्ना के माध्यम से एक वैकल्पिक दृष्टिकोण इन समस्याओं को दरकिनार करता है। टंकी मैग्ना एक बड़ी जगह है जो पश्चकपाल की हड्डी से एटलस तक फैली हुई है (चित्रा 1 ए, यानी, दूसरी कशेरुका हड्डी)10। यह मस्तिष्कमेरु द्रव से भरा होता है और ड्यूरा मेटर10 द्वारा कवर किया जाता है। ओसीसीपटल हड्डी और एटलस के बीच यह स्थान सिर को एंटेरोफ्लेक्स करते समय खुलता है। यह longus capitis मांसपेशी के overlying युग्मित पेट के बीच में नेविगेट करके पहुँचा जा सकता है, पुच्छल brainstem की पृष्ठीय सतह को उजागर. ब्याज के क्षेत्रों को तब इन क्षेत्रों के स्थलों के आधार पर लक्षित किया जा सकता है यदि वे पृष्ठीय सतह के पास स्थित हैं; या obex का उपयोग करके, वह बिंदु जहां केंद्रीय नहर IV वेंट्रिकल में खुलती है, निर्देशांक के लिए एक शून्य बिंदु के रूप में गहरी संरचनाओं तक पहुंचने के लिए। इस दृष्टिकोण का सफलतापूर्वक विभिन्न प्रजातियों में उपयोग किया गया है, जिसमें चूहे11, बिल्ली12, माउस 8,9, और गैर-मानव प्राइमेट13 शामिल हैं, जो वेंट्रल श्वसन समूह को लक्षित करने के लिए, मज्जा औसत दर्जे का रेटिकुलर गठन, एकान्त पथ के नाभिक, क्षेत्र पोस्ट्रेमा, या हाइपोग्लोसल नाभिक शामिल हैं। हालांकि, इस दृष्टिकोण का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है क्योंकि इसके लिए शरीर रचना विज्ञान, एक विशेष टूलकिट और मानक स्टीरियोटैक्सिक दृष्टिकोण की तुलना में अधिक उन्नत सर्जिकल कौशल के ज्ञान की आवश्यकता होती है।
यहां हम सिस्टेरा मैग्ना के माध्यम से ब्रेनस्टेम और ऊपरी ग्रीवा कॉर्ड तक पहुंचने के लिए एक चरण-दर-चरण सर्जिकल दृष्टिकोण का वर्णन करते हैं, स्थलों की कल्पना करते हैं, शून्य बिंदु (चित्रा 2) सेट करते हैं, और असतत ब्रेनस्टेम और रीढ़ की हड्डी के क्षेत्रों में माइक्रोइंजेक्शन के स्टीरियोटैक्सिक वितरण के लिए लक्ष्य निर्देशांक का अनुमान लगाते हैं और अनुकूलित करते हैं (चित्रा 3)। फिर हम इस दृष्टिकोण से संबंधित फायदे और नुकसान पर चर्चा करते हैं।
Protocol
Representative Results
Discussion
मानक स्टीरियोटैक्सिक सर्जरी आमतौर पर सीएनएस1 में लक्ष्य साइटों के निर्देशांक की गणना करने के लिए खोपड़ी के स्थलों पर निर्भर करती है। लक्ष्य साइटों को तब छेद के माध्यम से एक्सेस किया जाता ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
इस काम को R01 NS079623, P01 HL149630, और P01 HL095491 द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| Alcohol pad | Med-Vet International | SKU: MDS090735Z | skin preparation for the prevention of surgical site infection |
| Angled forceps, Dumont #5/45 | FST | 11251-35 | only to grab dura |
| Betadine pad | Med-Vet International | SKU:PVP-PAD | skin preparation for the prevention of surgical site infection |
| Cholera toxin subunit-b, Alexa Fluor 488/594 conjugate | Thermo Fisher Scientific | 488: C34775, 594: C22842 | Fluorescent tracer |
| Clippers | Wahl | Model MC3, 28915-10 | for shaving fur at surgical site |
| Electrode holder with corner clamp | Kopf | 1770 | to hold glass pipette |
| Flowmeter | Gilmont instruments | model # 65 MM | to regulate flow of isoflurane and oxygen to mouse on the surgical plane |
| Fluorescent microspheres, polystyrene | Thermo Fisher Scientific | F13080 | Fluorescent tracer |
| Heating pad | Stoelting | 53800M | thermoregulation |
| Induction chamber with port hook up kit | Midmark Inc | 93805107 92800131 | chamber providing initial anasthesia |
| Insulin Syringe | Exelint International | 26028 | to administer saline and analgesic |
| Isoflurane | Med-Vet International | SKU:RXISO-250 | inhalant anesthetic |
| Isoflurane Matrix VIP 3000 vaporizer | Midmark Inc | 91305430 | apparatus for inhalant anesthetic delivery |
| Laminectomy forceps, Dumont #2 | FST | 11223-20 | only to clean dura |
| Medical air, compressed | Linde | UN 1002 | used with stimulator & PicoPump for providing air for precision solution injection |
| Meloxicam SR | Zoo Pharm LLC | Lot # MSR2-211201 | analgesic |
| Microhematocrit borosilicate glass pre calibrated capillary tube | Globe Scientific Inc | 51628 | for transfection of material to designated co-ordinates |
| Mouse adaptor | Stoelting | 0051625 | adapting rat stereotaxic frame for mouse surgery |
| Needle holder, Student Halsted- Mosquito Hemostats | FST | 91308-12 | for suturing |
| Oxygen regulator | Life Support Products | S/N 909328, lot 092109 | regulate oxygen levels from oxygen tank |
| Oxygen tank, compressed | Linde | USP UN 1072 | provided along with isoflurane anasthesia |
| Plastic card | not applicable | not applicable | any firm plastic card, cut to fit the stereotactic frame (e.g. ID card) |
| Pneumatic PicoPump ( or similar) | World Precision Instruments (WPI) | SYS-PV820 | For precision solution injection |
| Saline, sterile | Mountainside Medical Equipment | H04888-10 | to replace body fluids lost during surgery |
| Scalpel handle, #3 | FST | 10003-12 | to hold scalpel |
| Scissors, Wagner | FST | 14070-12 | to cut polypropylene suture |
| Spring scissors, Vannas 2.5mm with accompanying box | FST | 15002-08 | scissors only to open dura, box to elevate body |
| Stereotactic micromanipulator | Kopf | 1760-61 | attached to electrode holder to adjust position based on co-ordinates |
| Stereotactic 'U' frame assembly and intracellular base plate | Kopf | 1730-B, 1711 | frame for surgery |
| Sterile cotton tipped applicators | Puritan | 25-806 10WC | absorbing blood from surgical field |
| Sterile non-fenestrated drapes | Henry Schein | 9004686 | for sterile surgical field |
| Sterile opthalmic ointment | Puralube | P1490 | ocular lubricant |
| Stimulator & Tubing | Grass Medical Instruments | S44 | to provide controlled presurred air for precision solution injection |
| Surgical Blade #10 | Med-Vet International | SKU: 10SS | for skin incision |
| Surgical forceps, Extra fine Graefe | FST | 11153-10 | to hold skin |
| Surgical gloves | Med-Vet International | MSG2280Z | for asceptic surgery |
| Surgical microscope | Leica | Model M320/ F12 | for 5X-40X magnification of surgical site |
| Suture 5-0 polypropylene | Oasis | MV-8661 | to close the skin |
| Tegaderm | 3M | 3M ID 70200749250 | provides sterile barrier |
| Universal Clamp and stand post | Kopf | 1725 | attached to stereotactic U frame and intracellular base plate |
| Wound hook with hartman hemostats | FST | 18200-09, 13003-10 | to separate muscles and provide surgical window |
References
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